微生物发酵

醋酸菌应用介绍 一、醋酸菌的发现及种类

人类食用醋已有几千年的历史了，然而发现食醋发酵微生物为醋酸菌却是在140多年前。初始阐明食醋微生物系醋酸菌是在1868年，pasteur(1822-1895)继乳酸发酵及酒精发酵研究之后，才发表了醋酸发酵的研究报告，这也是最早的醋酸菌发酵的研究，并命名醋酸发酵液面上的菌膜(微生物)为Micoderma aceti。

目前醋酸菌在食醋酿造工业上的醋酸发酵及维生素C制造工业上的山梨酸发酵发挥着重要作用。但这两个工业上应用的醋酸菌是两种不同性能的醋酸菌，亦即醋酸菌有两大属，即醋酸杆菌属(Acetobaeter)及葡萄糖酸杆菌属(Gluconobaceter)。二者都可以氧化乙醇生成醋酸，因而统称之为醋酸菌，与其它微生物有明显的区别。但醋酸杆菌属的菌，在醋酸发酵时具有强大的氧化能力;而葡萄糖酸杆菌属的醋酸菌主要用于山梨醇发酵，具有强大的氧化葡萄糖等糖类的能力，因而近来，根据其特性，开始应用于生产含大量葡萄糖酸的饮料。这些成分也是食醋中酸类主要组成成分。然而，醋酸杆菌属从葡萄糖生成其对应葡萄糖酸的力量虽然很弱，但还是具有氧化葡萄糖的性能。氧化酒精能力强的醋酸杆菌多生长于含酒精的啤酒，葡萄酒等酒类；氧化葡萄糖成酸能力强的葡萄糖酸杆菌则多从水果、花粉等含糖多的果物分离得到，这是从自然界分离醋酸菌的捷径。二、醋酸菌产生醋酸的方法

目前生产食醋的方法主要有液态及固态两种形式，固态发酵法是糖化，酒精、醋酸发酵同时进行，所以有人称之为复式发酵。在这样的情况下，醋酸很容易被氧化成二氧化碳及水，造成不必要的损失。液态发酵法为我国最早的制醋法;有浅层发酵和深层发酵两类，前者在长时间或发酵条件不适当时，必然会使醋酸继续氧化而生成二氧化碳及水，导致醋酸的损失。通气培养的深层发酵所用醋酸菌应该是耐酒精、醋酸能力强的菌种，酒精浓度可达10%左右，在这种条件下发酵就不会发生过氧化作用，这是大型工厂采用这种方法的原因之一。 三、醋酸菌发酵的机理及影响因素 3.1发酵机理

醋酸菌在脱氢酶系的作用下把乙醇转化为乙酸，乙醇脱氢酶(ADH)和乙醛脱氢酶(ALDH)是醋酸发酵过程中起主要作用的酶， 辅酶PQQ 等对酶系尤其是

ADH 的跨膜运输起着重要的促进作用， 1954 年科学家成功的从醋酸杆菌中分离了乙醇脱氢酶(ADH)和乙醛脱氢酶(ALDH)， Prieur 和Nakayama 等研究了醋酸菌对乙醇氧化机制时也验证了乙醇氧化过程需要这两种酶系统的催化。 3.2 影响醋酸菌发酵的因素 3.2.1 温度对醋酸菌发酵的影响

醋酸菌必须在适宜的生长环境中才能发挥最大的活性， 温度过高， 醋酸菌会提前老化， 醋酸发酵速率降低， 甚至导致醋酸菌死亡而产生大量的泡沫， 液态酿醋工业目前普遍采用30 ℃为恒定的发酵温度 3.2.2 醋酸浓度对醋酸菌发酵的影响

高浓度醋酸的存在不利于菌体的生长， 严重的抑制了醋酸菌的产酸能力。醋酸发酵的产酸速率和产酸浓度是衡量醋酸菌种的优劣的主要指标， 改良高产酸速率且能产高酸的醋酸菌种是醋酸菌种选育的技术关键。高浓度的醋酸对醋酸菌的发酵有抑制作用甚至导致醋酸菌的死亡， 优良的醋酸菌不仅应该具有生产速率快， 还要具备在高含量的醋酸环境中死亡率低且继续发酵产生醋酸， 能耐高浓度的醋酸浓度， 这也是研究者一直为之努力的方向。 四、醋酸菌的保存

醋酸菌是醋酸发酵的主要工业用菌，因醋酸菌自灭性、易变异性强，不易保藏，所以研究保藏醋酸菌的方法和效果有较大的现实意义。微生物菌种保藏的主要目的在于菌种能长期存活，延续继代，并保持菌种原有生理特性及代谢活动，减少其变异。常见的菌种保藏方法有斜面传代保藏法、液体石保藏蜡法、砂管保藏法、土壤保藏法、冷冻干燥法、超低温保藏法等[3]人们在进行醋酸发酵和研究过程中，也注意到了醋酸菌株存活的不稳定性，一般情况下斜面菌株在4℃保藏3个月后菌株死亡，虽然有效的菌种保藏的方法较多，例如:冷冻干燥法，液氮保存法，都需要比较复杂的设施或设备，对于简便实用的醋酸菌菌株的保藏报道不多。目前，食醋生产厂家主要依靠频繁传代方法以保持菌株的活力，而多次传代过程容易造成菌株的退化，给生产和研究带来一定的麻烦。保存方法举例：

将醋酸菌菌株斜面活化36h后，刮下菌苔制成20%的甘油菌悬液，混合分散均匀，分装于2mL的冻干管中，至4℃冰箱内平衡24h，使菌体充分吸收甘油，再放置于-20℃或-80℃冰箱内长期保藏。此方法可是菌体活性保持长达两年。

六、小结

随着对醋酸菌的研究深入，醋酸菌的应用更加广泛主要体现在以下几个方面：（1）使用微波诱导、化学试剂诱导、基因工程技术等方法刷选出具有高产酸、高品质的醋酸菌，缩短醋酸、食用醋生产的生产周期或流程。

（2）选用合适的醋酸杆菌能以甲醇作为唯一碳源，合成细菌纤维素。在环境保护领域，对这一特性的利用将有利于对含甲醇的废水进行综合治理，减少甲醇对环境的危害，同时又可得到极为有用的细菌纤维素。

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